Fleming werd geboren in San Jose, Californië, als dochter van Doris Elizabeth (née Deal) en Albert Eugene Fleming, een krantenjournalist en voormalig marinier van de VS. Ze begon op negenjarige leeftijd met schaatsen toen haar vader Peggy en haar drie zussen meenam. In 1961, toen Peggy twaalf jaar oud was, kwam haar coach William Kipp om het leven bij de crash van Sabena Vlucht 548, samen met de rest van het Amerikaanse kunstschaatsteam, toen zij op weg waren naar de Wereldkampioenschappen kunstschaatsen van 1961. Fleming werd vervolgens gecoacht door Carlo Fassi. Haar ongewone stijl leidde tot vijf Amerikaanse titels, drie wereldtitels en de gouden medaille op de Olympische Spelen van 1968 in Grenoble, Frankrijk.

Peggy’s moeder speelde een gedenkwaardige rol in haar dochter’s Olympische medaille in Grenoble, want zij koos een kleur voor het schaatskostuum, chartreuse, genoemd naar de likeur van die kleur die door de naburige Kartuizers in hun stichtingsklooster werd geproduceerd, waaraan ook de naam “chartreuse” aan de regio is ontleend, en daarmee wellicht het lokale Franse publiek steunend op Peggy’s vrijwel vlekkeloze prestatie. Haar prijs in Grenoble was van bijzonder belang voor de Amerikaanse atleten en de natie als geheel, want dit was de enige gouden medaille die het Amerikaanse Olympische team won op de Olympische Winterspelen van 1968. Het betekende een terugkeer van de Amerikaanse dominantie in de sport van het vrouwen kunstschaatsen na de ongekende tragedie van het vliegtuigongeluk Sabena in 1961.

Na Olympisch kampioen te zijn geworden, werd Fleming professioneel, trad op in TV shows waaronder vijf eigen NBC specials en toerde met vele schaatsshows, zoals Ice Capades. Tijdens de Koude Oorlog had Fleming een TV-show gefilmd in de USSR en schaatste ze op het Butterfly Lovers’ Violin Concerto in China. Sinds 1981 was zij schaatscommentator voor ABC Sports. In 1993 publiceerde de Associated Press de resultaten van een nationaal sportonderzoek waarin Fleming als de op twee na populairste atlete in Amerika werd gerangschikt, achter mede Olympiërs Mary Lou Retton en Dorothy Hamill.

Peggy Fleming werd in 1998 gediagnosticeerd met borstkanker. De kanker werd in een vroeg stadium ontdekt, en de operatie was succesvol. Ze werd een borstkankeractiviste die aanbeveelt niet uit te stellen en pleit voor vroege opsporing.

Fleming en haar man, Greg Jenkins, waren eigenaar en exploitant van Fleming Jenkins Vineyards & Winery in Californië. De wijnmakerij produceerde bijna 2.000 kisten wijn per jaar met namen als “Choreography” een Bordeaux-stijl blend uit Napa Valley en een “Victories Rose” uit de San Francisco Bay Syrah. De winst van de “Victories Rosé” ging naar goede doelen die onderzoek naar borstkanker ondersteunden. De wijnmakerij sloot in 2011.

In 1988 werd een Peggy Fleming volledig porseleinen pop gemaakt door Franklin Mint Heirloom Porcelain Dolls.

In 2007 verscheen Fleming in de film Blades of Glory als jurylid.

In 2010 werd van Art of the Olympians een 30 minuten durende documentaire gemaakt. Ze is ook een kunstenares met werken die tentoongesteld worden bij Art of the Olympians.

Samen met voormalig Olympiër Vonetta Flowers raakte Fleming gewond en werd kort opgenomen in het ziekenhuis na een verkeersongeval terwijl ze meereden in de autocolonne van de Amerikaanse Vice President Joe Biden tijdens de Olympische Winterspelen van 2010 in Vancouver.